Zusammenfassung - Demonstration der erhöhten Empfindlichkeit des Deuteriums gegenüber Symmetrieverletzungen, die durch die Erweiterung des Standardmodells gesteuert werden

Demonstration der erhöhten Empfindlichkeit des Deuteriums gegenüber Symmetrieverletzungen, die durch die Erweiterung des Standardmodells gesteuert werden

2025-07-10 06:58:43

{"Amit Nanda","Daniel Comparat","Olivier Dulieu","Sebastian Lahs","Chloe Malbrunot","Lilian Nowak","Martin C. Simon","Eberhard Widmann"}

{hep-ex,physics.atom-ph}

Diese Forschungsarbeit präsentiert eine Studie über die Hyperfinespektroskopie von Deuterium, wobei die erhöhte Empfindlichkeit gegenüber Symmetriebrüchen, die durch die Erweiterung des Standardmodells (SME) beherrscht werden, im Mittelpunkt steht. Die Autoren führten Messungen an zwei Übergängen im Grundzustand von Deuterium durch und suchten nach Verletzungen der CPT- und Lorentz-Symmetrie, die sich als siderealische Variationen der beobachteten Übergangsformen darstellen würden. Das Experiment nutzte eine Rabi-artige Meschanlage, die speziell für die Hyperfinespektroskopie von Antihydrogen entwickelt wurde. Der Schlüsselunterschied zwischen Wasserstoff und Deuterium in diesem Kontext ist der Protonenmomentum, das in Deuterium viel höher ist, was zu einer höheren Empfindlichkeit gegenüber Symmetriebrüchen führt. Die Autoren behandelten mehrere nicht-relativistische Protonskoeffizienten des SME-Frameworks, wobei die spinunabhängigen Koeffizienten mit dem Impuls exponent k=2 und 4 zum ersten Mal begrenzt wurden. Sie verbesserten auch die Begrenzungen der spinabhängigen Koeffizienten durch die Ausnutzung einer Empfindlichkeitssteigerung, die aus den relativen Momenten der Nukleonen im Deuterium stammt. Dies führte zu Begrenzungen der Koeffizienten, die die vorherigen besten Wasserstoffmaser-Messungen um 4 und 14 Größenordnungen für k=2 und 4 übertroffen. Neben den verbesserten Begrenzungen der SME-Koeffizienten messten die Autoren auch die Hyperfinespaltung des Deuteriums im Nullfeld und erhielten einen Wert von 327.384 354 9(28) MHz. Dieses Ergebnis ist mit der Literatur überein und stellt die präziseste in-beam-Messung dieser Größenordnung bislang dar. Die Studie hebt das Potenzial hervor, Deuterium in Präzisionsmessungen zu nutzen, um jenseits des Standardmodells physikalische Phänomene zu testen, und legt wichtige Begrenzungen für das SME-Framework fest. Sie eröffnet auch neue Möglichkeiten für weitere Forschungen mit Deuterium, wie Messungen bei verschiedenen statischen magnetischen Feldstärken und die Nutzung spezialisierter D-Maser.